Дослідження та розробка інформаційної системи збору та захисту даних ІоТ-пристроїв на базі блокчейн-технологій
Автор: Лотоцький Віталій Орестович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Інформаційні технології проектування
Інститут: Інститут комп'ютерних наук та інформаційних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Лотоцький В. О., Марікуца У. Б. (керівник). Дослідження та розробка інформаційної системи збору та захисту даних IoT-пристроїв на базі блокчейн-технологій. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2025. Розширена анотація. Інтернет речей (IoT) є однією з найдинамічніших галузей сучасних цифрових технологій, де питання безпеки та достовірності даних стають критично важливими. Основою концепції IoT вважають працю К. Ештона (1999) [1], який визначив її як мережу фізичних об’єктів, здатних самостійно обмінюватися даними. Подальший розвиток концепції ґрунтується на широкому спектрі наукових досліджень, включно з оглядом Л. Аццорі, А. Ієри та Д. Морабіто (2010) [2], де систематизовано архітектурні моделі, виклики масштабованості та напрями розвитку IoT-систем. Д. Губбі та Р. Буя (2013) [3] запропонували багаторівневу архітектуру IoT, яка й сьогодні визначає логіку побудови сенсорних мереж та систем передачі телеметрії. Наукові роботи С. Суреша Кумара (2021) [4] підкреслюють важливість використання TLS-шифрування для забезпечення цілісності та автентичності телеметрії, що є критичним для захисту IoT-інфраструктури від атак посередника та підміни даних. Безпека IoT залишається важливою проблемою, що відображено в огляді С. Сікарі (2015) [5], де визначено основні загрози сенсорним мережам, включно з компрометацією ключів, атакою на канали передавання та підміною телеметрії. А. Мохсен та Н. К. Джа (2017) [6] доводять, що традиційні централізовані моделі управління даними IoT є вразливими, оскільки не забезпечують достатнього рівня довіри та відсутності єдиної точки відмови. Розвиток блокчейн-технологій відкрив нові можливості для захисту IoT-даних. Систематичний огляд М. Коношенці, А. Ветро та Дж. Де Мартіна (2016) [7] показує, що розподілені реєстри можуть забезпечити незмінність записів, аудиторну прозорість і виключення централізованої залежності. Робота С. Хе, С. Чо та С.Кіма (2017) [8] демонструє один із перших практичних підходів до інтеграції IoT-пристроїв з блокчейн-мережами. Найбільш технічно ґрунтовний опис принципів роботи Hyperledger Fabric подано в дослідженнях Е. Андрулакі та співавторів (2018) [9], де Fabric представлено як модульну інфраструктуру для permissioned-блокчейнів. Об’єкт дослідження: процес збору, передавання та збереження телеметричних даних IoT-пристроїв у розподілених інформаційних системах. Предмет дослідження: методи, моделі та програмні засоби забезпечення захищеного збору, маршрутизації та реєстрації IoT-даних із використанням блокчейн-технології Hyperledger Fabric. Мета дослідження: розроблення інформаційної системи збору, передачі й захисту телеметричних даних IoT-пристроїв з використанням приватної блокчейн-мережі Hyperledger Fabric. Об’єкт дослідження — процеси передавання, збереження та захисту IoT-даних. Предмет дослідження — методи побудови розподіленої системи захисту телеметрії на базі блокчейн-технологій. У роботі представлено архітектуру сенсорних вузлів на ESP32, шлюз на Raspberry Pi, серверну частину на Nest.js, chaincode Fabric, а також веб-інтерфейс для моніторингу історичних і актуальних даних. Отримані результати демонструють, що поєднання IoT-інфраструктури з Hyperledger Fabric забезпечує незмінність, контрольованість доступу, аудит та стійкість до підміни даних без суттєвих втрат продуктивності. Запропоноване рішення може застосовуватися у промисловому моніторингу, логістичних системах, екологічному контролі та безпекових сценаріях. Ключові слова: IoT, телеметрія, MQTT, Hyperledger Fabric, блокчейн, безпека даних. Перелік використаних літературних джерел. That ’Internet of Things’ Thing / Ashton, K. // RFID Journal – 1999. The Internet of Things: A Survey / Atzori L., Iera A., Morabito, G. // Computer Networks – 2010. – 54(15), 2787–2805. – DOI: 10.1016/j.comnet.2010.05.010 Internet of Things (IoT): A Vision, Architectural Elements, and Future Directions / Gubbi, J., Buyya, R., Marusic, S., Palaniswami, M. // Future Generation Computer Systems – 2013. – 29(7), 1645–1660. – DOI: 10.1016/j.future.2013.01.010 MQTT Security Enhancement Using TLS in IoT Applications / Suresh Kumar, S., Palanivel Rajan, D., Yogesh M. Iggalore // Communication and Intelligent Systems. Springer – 2021. – DOI: 10.1007/978-981-15-6403-1_13 Security, Privacy and Trust in Internet of Things: The Road Ahead / Sicari, S., Rizzardi, A., Grieco, L., Coen-Porisini, A. // Computer Networks – 2015. – 76, 146–164. – DOI: 10.1016/j.comnet.2014.11.008 A Comprehensive Study of Security of IoT / Mohsen, A., Jha, N. K.// International Journal of Computer Science and Information Security – 2017. – 15(2). Blockchain for the Internet of Things: A Systematic Literature Review / Conoscenti, M., Vetro, A., De Martin, J. // 13th International Conference of Computer Systems and Applications (AICCSA) – 2016. – DOI: 10.1109/AICCSA.2016.7945805 Managing IoT Devices Using Blockchain Platform / Huh, S., Cho, S., Kim, S. // 19th International Conference on Advanced Communication Technology (ICACT) – 2017. – 464–467. – DOI: 10.23919/ICACT.2017.7890132 Hyperledger Fabric: A Distributed Operating System for Permissioned Blockchains / Cachin, C., Vukolic, M., Androulaki, E. et al // USENIX Annual Technical Conference – 2020. – DOI: 10.1145/3190508.3190538